[发明专利]铁铝系多元高电阻电热合金及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电热合金材料，特别是一种铁铝系多元高电阻电热合金及其制备方法。

背景技术：

电热合金材料是利用物质的电阻特性制造发热体的电阻合金。目前电热合金材料已成为一种重要的工程合金材料，适用于机械、冶金、电子、化工等行业，在国民经济中占有重要的地位。工业上用于1300℃以下的电热元件主要采用镍铬合金和铁铬铝合金。镍铬合金价格昂贵，在温度大于1000℃时，抗氧化性显著降低。铁铬铝合金含碳量较高，合金元素单一，在高温使用时，内部晶粒长大，晶界上网状析出物容易引起脆断，严重影响工业使用。现有技术公开了一种新型高电阻电热合金材料(CN1155590A)，其合金配方为Fe-(24-32)Al-(0.01-0.2)Ce-(1-6)a，a为Cr和Mn中的一种或两种；Fe-(24-32)Al-(0.01-0.2)Ce(或B)-(0.01-0.3)Zr-(1-6)a-(0.1-2)b，a为Cr和Mn中的一种或两种，b为W、Mo、Nb中的一种或几种。上述合金的电阻率、抗高温氧化性优于镍铬合金和铁铬铝合金，但其性能仍存在进一步提升的空间。本发明通过优化合金配方、改善合金的制备方法，提供一种具有优异的抗高温氧化性、电阻率和使用寿命的铁铝系多元高电阻电热合金。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有优异的抗高温氧化性、电阻率和使用寿命的铁铝系多元高电阻电热合金及其制备方法。

一种铁铝系多元高电阻电热合金，其特征在于，所述合金的元素组成及其质量百分比为：C：0.1-0.2％、Si：0.6-0.8％、Mn：0.2-0.4％、Al：19-21％、Cr：1-2％、Co：0.5-1％、Hf：1-2％、Nb：2.4-3.3％、Ti：2-3％、Ce：0.3-0.6％、Dy：0.3-0.6％、B：0.008-0.02％、S≤0.001％、P≤0.001％，余量为铁和不可避免的杂质。

所述元素含量优选为：C：0.13％、Si：0.76％、Mn：0.3％、Al：20.2％、Cr：1.4％、Co：0.9％、Hf：1.6％、Nb：2.8％、Ti：2.6％、Ce：0.5％、Dy：0.4％、B：0.015％、S：0.0003％、P：0.0005％，余量为铁和不可避免的杂质。

一种铁铝系多元高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

(1)配料：按照以下组成进行配料：C：0.1-0.2％、Si：0.6-0.8％、Mn：0.2-0.4％、Al：19-21％、Cr：1-2％、Co：0.5-1％、Hf：1-2％、Nb：2.4-3.3％、Ti：2-3％、Ce：0.3-0.6％、Dy：0.3-0.6％、B：0.008-0.02％、S≤0.001％、P≤0.001％，余量为铁和不可避免的杂质；

(2)熔炼：将上述原料放入磁悬浮真空感应熔炼炉内，抽真空至1×10^-3pa，充入高纯氩气至1×10⁴pa，在2800℃-2900℃熔炼后随炉冷却成合金锭；

(3)均匀化退火：将合金锭放入真空热处理炉内，在真空度1×10^-3pa、温度1050℃下保温24小时后随炉冷却；

(4)等温锻造：通过线切割将均匀化退火后的试样加工成圆柱锭，在四柱液压机上进行等温锻造；

(5)热轧盘条：将锻造后的试样进行热轧盘条，热轧温度：1100℃-1200℃，开轧温度：1180℃，终轧温度：900℃，每道次变形量≤15％；

(6)将热轧盘条后的坯件进行多道次拉拔、中间退火、拉拔、中间退火、拉拔，其中间退火温度为810℃-820℃，时间为50-60min，油淬，每道次变形量≤10％；

(7)漂洗后在光亮退火炉中退火，退火温度840℃，线速度为3-4m/mint，最终得到符合规格的铁铝系多元高电阻电热合金成品。

熔炼前使用铝箔将硼粉包裹放置于坩埚最底部，Ce和Dy在出炉前4分钟使用加料钳放入已熔化的合金液中，为保证成分均匀，每个铸锭都要熔炼4遍以上。

等温锻造前需将试样在热处理炉中加热至800℃，保温1h，放入液压机内锻造，锻造温度900℃-950℃，在1×10^-4S^-1的应变速率进行等温锻造，变形量为35％。